重要环境地质指标解释
一.沙丘的形成和活化
名称:沙丘的形成和活化
简介:沙丘和沙垫是在各种气候和环境控制因素的影响下形成的，包括风速和风向、湿度和堆积。大陆环境中的沙丘系统和沙垫是由风搬运或再搬运的沉积物形成的。新形成的沙丘是由气候变化和/或人类干扰引起的沉积物再活化造成的。它起源于许多沙漠边缘沙丘的迁移和温带地区(如塔克拉玛干沙漠东南边缘和毛乌素沙地)半固定和固定沙丘的活化。沙丘形状或位置的变化可以指示干旱程度、风速和风向(见风蚀和风沙效应)或人为干扰的变化。利用干旱指数和沙丘活动指数(沙丘活动指数是指现有风能与降水-潜在蒸发比的比值)，可以将沙丘的变化与气候变化联系起来。
意义:移动的沙丘可能会掩埋房屋和遗址，阻碍灵活性。半干旱和半湿润地区的沙丘活动减少了牧场和农业的可耕地。它们也是干旱变化的良好指标。沙丘通过提供地貌和水文来控制生物的增减，在许多生态系统(北方生态、半干旱地区、沙漠地区)中发挥着重要作用。
人为或自然原因:沙丘形态和沙丘运动的变化可能是干旱程度(干旱周期)的变化引起的。风的模式和人类活动的变化也可能导致广泛的变化，如过度放牧造成的植被破坏，以及不合理的农业生产和生活方式。
适用环境:沙丘广泛分布于中纬度的干旱、半干旱、半湿润沙漠和沙区，零星分布于流域内的古河道开发区。
监测立地类型:活动沙丘边缘、半固定沙丘和植被稳定的固定沙丘。
空间尺度:街区到景观/区域尺度。
测量方法:沙垫和沙丘面积的大小、形状和位置的变化可通过重复地面调查进行监测，而活动沙丘和固定沙丘以及残留沙丘的测量可通过航空摄影或卫星影像进行监测。
测量频率:监测与干旱周期有关的沙丘变化的测量频率应为每5 ~ 10年一次，发现有运动时应增加监测频率。
数据和监测的局限性:通常缺乏气候记录，尤其是风的信息。
过去和未来的应用:可以建立过去50年干旱、半干旱和半湿润地区沙丘活动的记录，这些记录可以与温度和降水记录联系起来。第四纪残留沙丘的古记录(包括古风向)可以评估未来气候变化对风沙系统的潜在影响。
可能的临界值:沙丘活动指数M & gt50。其他临界值可能基于活动沙丘面积对农业耕地和相关地下水位的容许限度。
主要参考文献:
19世纪美国大平原上活跃沙丘的沙子:早期探险家计算的证据。第四纪研究，43: 118-124。
沙漠地貌学。伦敦:UCL出版社。
沙丘地貌。伦敦:鲁特里奇。
库克、沃伦和高迪。沙漠地貌。伦敦:USL出版社。
兰开斯特号码1995。沙漠沙丘地貌。伦敦:鲁特里奇。
Muhs，D.R .和V.T.Holliday，1995。19世纪大平原上活跃的沙丘沙:来自早期探险家记述的证据。三元研究，43:118-124。
Nordstorn，K.E .，N.Psuty和B.Carter，1990。海岸沙丘:形式和过程。约翰·威利父子公司。
其他资料来源:农业和环境署、地质调查局、沙漠研究所、国际第四纪研究联合会。
国际地貌学家协会(IGA)。
相关环境和地质问题:流动沙丘可能侵占和破坏农业生产农田，影响交通干线。人类已经努力稳定沙丘。沙粒的运动可以减少地表蒸发，影响浅层地下水位。
总体评价:沙丘是干旱、半干旱和半湿润地区地表形态和环境变化的极其重要的指示物。
二、地表岩土成分
名称:表层岩石和土壤的组成
简介:地表出露各种岩土类型，其中松散堆积物的抗风化能力最差。在干旱、半干旱和部分半湿润地区少雨多风的条件下，不同岩土类型的产沙量差异较大。一般来说，碳酸盐岩和喷发岩(石灰岩、白云岩、玄武岩、流纹岩等)的分布区。)都是非产沙区；中生代晚期和第三纪抗风化能力差的半固结碎屑岩为小型出砂区。松散的第四纪沉积物，尤其是晚第四纪河流湖滨沉积物丰富的分布区，是土地沙漠化的大量产沙区。我国现代沙漠和沙化土地主要分布在大量产沙区和生态环境脆弱的周边地区。
意义:地表岩土的固结程度和松散堆积物的粒度组成等物理特征是判断土地荒漠化发生发展的基本环境地质指标。特别是在预测可能发生土地荒漠化的潜在地区时，地表岩石和土壤的组成和物理特性具有指导意义。
人为或自然原因:自然原因。
适用环境:干旱、半干旱和部分半湿润地区。
监测场地类型:毛乌素沙地中部和北部等少量产沙区(侏罗纪和白垩纪地层分布区)；第四纪分布区。
空间尺度:街区到景观/中尺度到区域尺度。
测量方法:结合地质图的编制，在野外进行了侏罗系和白垩系地层表层“糠砂”的风化理化试验。
数据和监测的局限性:地表岩土成分受自然和人为影响强烈，风化强度难以监测。
过去和未来的应用:在预测未来的气候和环境变化时，容易发生土地荒漠化和可能产沙的关键地区。
可能临界值:指岩石类型地质单元的边界。
主要参考文献:
董光荣，金炯，沈建友，等1990。晚更新世以来中国陆地生态系统的沙漠化过程及其原因。见:刘东生编。黄土第四纪地质学。全球变化(第二部分)。北京:科学出版社，91-101。
范，马英俊。2002.塔里木盆地水资源利用、生态平衡与土地荒漠化。中国历史理论丛书，17 (3): 27-32。
龚家栋，程，，等2002。黑河下游额济纳地区的环境与演变。地球科学进展，17 (4): 491-496。
吴波，Ci龙军。1998b。毛乌素沙地沙漠化的发展阶段及成因。科学通报，43 (22): 2437-2440。
新疆荒地资源综合调查队。1985.新疆重点地区荒地资源的合理利用。乌鲁木齐:新疆人民出版社。
赵哈林，赵，张同辉，吴伟，等2003。科尔沁沙地沙漠化过程及其恢复机制。北京:海洋出版社。
中国科学院塔克拉玛干沙漠综合科学考察队。1994.塔克拉玛干沙漠的土壤和土地资源。北京:科学出版社。
朱振达，王涛。1992.中国荒漠化研究的理论与实践。第四纪研究，(二):97-106。
阿克顿食品公司格雷戈里奇(编辑)1995。我们土壤的健康--加拿大的可持续农业。土地和生物资源研究中心，渥太华:加拿大农业和农业食品。
植物和土壤水分动力学:对水控制生态系统的生态水文学的理论方法。剑桥:剑桥大学出版社，2003。
相关环境地质问题:在自然和人类的作用下，可能发生水土流失。
总体评价:地表岩土的成分是环境和人类活动的产物，其变化会影响地表和地下水的质量。
第三，土壤物质成分的含量
名称:土壤物质成分含量
简介:从地学角度来说，土层不仅仅是表层沉积物风化和生物作用产生的风化壳。也是反映气候、水分、植被、地形等环境因素的地质标志。一般土壤物质含量的分析主要包括:物理性粘粒和有机质、氮、磷的数量变化。在中国东部科尔沁沙地、内蒙古伊克昭盟和腾格里沙漠东南缘沙坡头的实践工作证明，土壤物质含量及其变化指标可以用来确定土地荒漠化的发展阶段或程度。
意义:土壤物质组分含量的变化是土地沙漠化过程的重要标志，是反映沙漠地区环境变化的重要信息。物理性粘粒是土壤可塑性和持水能力的分界线，其含量高意味着土壤物理性质好，保水保肥能力高。土壤有机质一方面反映了植物残体的养分归还能力，另一方面也反映了地面植物的生长情况。因此，土壤有机质和物理性粘粒在评价荒漠化土壤特性中起着重要作用。
在研究风蚀沙化问题时，通过研究沙化土壤的物质含量，可以深入全面地了解沙化过程的发展规律和沙化土壤退化的演变过程，认识沙化的危害，为预测沙化发展趋势和采取相应的治理措施提供可靠的科学依据。
人为或自然原因:土壤物质成分的含量是人类改造土地或风蚀水蚀等自然现象的结果和表现。
适用环境:干旱、半干旱、半湿润等不同自然地带的沙化土地。
监测立地类型:非荒漠化和荒漠化土地。未荒漠化土壤物质组分的含量可作为背景值。
空间尺度:区域尺度/小尺度。
测量方法:常规物理分析和化学分析。
测量频率:3 ~ 5年。
数据和监测的局限性:不同地区原生土壤养分背景值不尽相同，因此不同地区各类荒漠化土地的土壤指标不可能相同，难以定量确定荒漠化各发展阶段的土壤指标。
数据和监测的局限性:胡(1991)根据大量野外调查点的统计数据，整理出科尔沁地区土地荒漠化的单因子分级指标:以科尔沁沙漠地区内蒙古奈曼旗为试验点，荒漠化后土壤养分含量明显下降，无论草地还是旱地(表3-14)。土壤养分是作物生长和繁殖的物质保证，其含量与其生物量直接相关。显然，土地荒漠化后土壤养分环境的恶化是植物(作物)生长、发育和繁殖受到阻碍的重要原因之一。
表3-14沙漠化过程中草地和旱地土壤养分含量的变化
刘玉萍(1998)在毛乌素沙地草地的实验研究中，也成功地完成了用土壤的物质含量指数和土壤质地对土壤概况的评价。
姚宏林(2002)认为在土地荒漠化过程中，土壤指标的变化不是单一的，而是多个指标在起作用。主要指标为土壤有机质和小于0.01 mm的物理性粘粒，不同沙化程度土壤的基本特征如下:
流动沙地:土壤有机质0.02% ~ 0.08%，全氮0.003% ~ 0.001%，速效氮1.8 ~ 2.14 ppm，全磷0.016% ~ 0.02%，速效磷3.75 ~ 7。64.5% ~ 83.5%的砂粒为0.25 ~ 0.05毫米，0.8% ~ 2.4%的物理粘粒小于0.01毫米，0.6% ~ 1.5%的粘粒小于0.001毫米。
半固定沙地:土壤有机质0.39% ~ 0.84%，全氮0.011% ~ 0.033%，速效氮2.08 ~ 2.93 ppm，全磷0.028% ~ 0.04%，速效磷15.7 ~ 22.7 ppm。67.2% ~ 75.5%的砂粒为0.25 ~ 0.05毫米，3.25% ~ 5.58%的物理粘粒小于0.01毫米，1.35% ~ 4.35%的粘粒小于0.001毫米。
固定沙地:土壤有机质1.81% ~ 3.52%，全氮0.01% ~ 0.047%，速效氮1.14 ~ 3.57 ppm，全磷0.029% ~ 0。56.6% ~ 76.6%的砂粒为0.25 ~ 0.05毫米，2.85% ~ 10.3%的物理粘粒小于0.01毫米，1.4% ~ 6.6%的粘粒小于0.001毫米。
可能的临界值:物理粘土-直径小于0.001 mm的粘土。
主要参考文献:
关友志。1992.中国沙漠科尔沁沙地元素、粘土矿物与沉积环境，12 (1): 9-15。
胡·。1991.科尔沁土地荒漠化分类的量化指标。中国沙漠，11(三):57-61。
刘玉萍，Ci龙军。1998.毛乌素沙地草地荒漠化评价指标体系研究[J].中国沙漠，18 (4): 366-372。
沈建友，董光荣，李长治，等。沙漠化与土壤物质含量的变化。中国沙漠，12 (1): 40-48。
王，，王，。2004.沙漠化土地评价指标体系研究。干旱地区资源与环境，18 (4): 23-28。
王涛，吴伟，赵，等2004。科尔沁地区现代荒漠化驱动因素分析。中国沙漠，24 (5): 519-528。
姚宏林。2002.内蒙古沙化土地评价指标研究[J].内蒙古林业科技，(三):19-23。
朱振达，刘奴，狄兴民。1989.中国的荒漠化及其防治。北京:科学出版社。
相关环境和地质问题:土壤物质含量的变化可能导致植被的死亡。
总体评价:土壤物质含量是环境和人类活动的敏感指标:变化会影响土地质量和植被生长。监测土壤物质含量的变化有助于预测未来土壤荒漠化及其对农业和林业的价值。
四。地下水位和水化学
名称:地下水位，水化学
引言:地下水是干旱、半干旱和部分半湿润地区最宝贵的生态资源。其水位深度的变化影响地表植物的生长和土地荒漠化的进程。另一方面，地下水的质量，特别是水的含盐量和盐度，对土壤的水化学成分和地表植物的生存和生长有很大的影响。塔里木河流域植被与地下水水质的相关性表明，当地下水盐度为5 ~ 6g/L时，胡杨开始枯萎，盐度为> 30g/l时，胡杨全部死亡，盐度为> 70g/L时，还能见到稀疏生长的红柳..
人为或自然原因:地下水位可因气候变化而自然变化，其埋深的变化可作为预测地表环境和植物生长环境的间接指标。此外，人类过度开采导致地下水位急剧下降，导致地表土地荒漠化。河北坝上当地大棚蔬菜种植区，大量吸收地下水，导致湖泊干涸，土地大面积沙化。
适用环境:抽取地下水供人类饮用、灌溉和工业使用的任何地方，或影响生态系统的区域。
空间尺度:从街区到景观/区域尺度。
监测点的类型:它可以代表特定含水层中的井、水井或泉水。
测定方法:人工测量地下水位深度，用自动水位记录仪或压力传感器监测。标准的水文地质方法用于计算水平衡。在计算实际补给率时，必须考虑近几十年的气候变化和地表生态系统变化。
测量频率:用于反映季节和年度变化的最小间隔是月。评价古含水层状态的时间间隔应为5年左右。
数据和监测的局限性:为了确定总体趋势，需要几十年来每年对水位进行季节性测量。手动方法的总精度约为65438±0cm，但使用自动方法可以提高精度。
过去和未来的应用:古代水体可以作为过去气候变化的“档案”。
可能的临界值:当抽水率超过补给率时，越过一定界限，可持续的可再生资源变得不可再生，变弱。当井的泵送速度超过侧向流入速度时，井将会干涸，从而越过一定的界限，尽管当泵送停止或补给增加时，情况本身可以逆转。
主要参考文献:
地下水。新泽西州恩格尔伍德克利夫斯:普伦蒂斯霍尔出版社。
地下水概论。伦敦:艾伦和昂温出版社。
定量地质学。纽约学术出版社。
西北地区地下水生态环境临界指标体系及深层承压水合理利用研究。九五国家科技攻关项目96-912-01-03S报告。
deMrsily，G.1986。定量水文学。纽约:学术出版社。
冻结研发和J.A.Cherry 1979。地下水。新泽西州英格沃德克利夫:普伦蒂斯霍尔。
价格，M.1985。引入地下水。伦敦:艾伦和昂温。
其他来源:环境、水/水文公司、地质调查局、国际水文地质学家联合会、国际水文科学协会(IAHS)、国际水文方案(IHP)和世界卫生组织(世卫组织)。
相关环境和地质问题:有大量与地下水减少相关的环境问题“备忘录”，包括湿地排水、地质稳定性和土壤盐渍化(见地下水质量)。地下水污染是城市地区的一个大问题，也减少了水资源总量。
总体评价:在使用地下水的地区，地下水位是一个基本参数。
动词 （verb的缩写）风蚀和风积
名称:风蚀与风成作用
简介:风蚀是大气与土壤圈或岩石圈相互作用，生物圈与人类活动干扰而形成的复杂的自然-经济复合过程。风成作用是在风力驱动输送过程中，以跳跃或滚动输送形式为主的细沙颗粒开始在特定的运动静止点堆积，形成各种类型的沙丘和沙垫。风沙和风蚀是沙尘暴运动的近地表现象，是反映干旱区剥蚀-堆积地质过程的重要标志。强风作用于地表松散的沉积物和脆弱的岩层，造成风蚀，带走沉积物和土壤中的细小颗粒。风蚀地质过程主要形成丫蛋地貌、风蚀干谷和洼地；风蚀的过程往往因风蚀而暴露地下沉积物和植物根系，降低植被覆盖度。因为细颗粒物从地面吹来，土壤养分不足或者植被减少。风成过程往往导致地表沙丘、草垫的形成和移动，掩埋田地、堵塞道路，或使一定范围内的土壤变粗，降低了耕地和草地的自然生物产量。
意义:风蚀风积的形成和伴随干旱干旱的地貌变化是衡量沙漠形成和土地荒漠化发展的重要环境地质特征。
人为或自然原因:风蚀和积风是干旱多风地区的自然现象，其作用过程往往改变地表的微地貌特征、土壤成分的有机组合和植被的生存环境。同时，多变的风蚀与风成地表形态对人类活动十分敏感，尤其是农耕、过度放牧等人类影响，会导致植被减少。
适用环境:干旱、半干旱和部分半湿润地区。
监测场地类型:不同自然地带的沙漠、沙地和生态环境脆弱地区的风蚀、风积地面。
空间尺度:街区到景观/中尺度到区域尺度。
调查方法:利用航空照片，在一定范围内的典型地区进行地质地貌调查和普查。利用典型区域的一系列地图、航拍照片、卫星影像和地面验证方法进行大面积监测。测量频率:5 ~ 20年1次。
数据和监测的局限性:不同岩土类型和地貌的风蚀量不同，地面的粗糙度(障碍程度)不同，导致近地面风力减弱的差异和风蚀强度的差异。因此，无论是风蚀因子还是由此产生的风蚀过程在时间和空间上都是随机的，比如各级风速，因此很难对复杂景观的侵蚀强度进行评估。
过去和未来的应用:过去的风蚀和风成沉积可以通过研究埋藏的土层和在古代侵蚀面上形成的古代沙丘来探测。
可能的临界值:沉积物的侵蚀、搬运和堆积发生在特定的风速范围内，取决于颗粒大小、胶结和压实程度、含水量、植被和微地貌形态。
主要参考文献:
沙漠地貌。伦敦:UCL出版社。
沙漠环境地貌学。伦敦:查普曼&；霍尔出版社。
王涛。中国的沙漠和沙漠化。石家庄:河北科学技术出版社，2003。
王训明，董志宝，武生智，陈光庭。土壤风蚀的随机模型。水土保持公报，2001，21(1)。
郑武。风沙地貌学论文集。北京:海洋出版社，2004。
亚伯拉罕，公元& amp帕森斯1994。沙漠环境地貌学。伦敦:查普曼& amp霍尔。
库克沃伦公司；古迪1993。沙漠地貌学。伦敦:UCL出版社。
美国新泽西州伍德拉夫公司。西多威1965。土壤科学学会美国会议录。29(5):602-608。
相关的环境和地质问题:农田、草地退化、荒漠化。
总体评价:在干旱半干旱地区，风蚀和风积是地质环境变化的有价值的指标。